Janeiro de 2012
Maria Armanda Alves de Carvalho
UMinho|20
12
Maria Armanda Alv
es de Car
valho
Universidade do Minho
Instituto de Educação
As Actividades Laboratoriais na
Aprendizagem de Processos Científicos:
O Contributo dos Manuais Escolares de
Estudo do Meio do 4º ano do 1º ciclo do
Ensino Básico
As Actividades Laboratoriais na Aprendizagem de Processos Científicos: O Contributo dos Manuais Escolares de Es
Dissertação de Mestrado
Mestrado em Estudos da Criança
Área de Especialização em Ensino Experimental
das Ciências no Ensino Básico
Trabalho realizado sob a orientação do
Doutor José Luís de Jesus Coelho da Silva
Universidade do Minho
Instituto de Educação
Maria Armanda Alves de Carvalho
As Actividades Laboratoriais na
Aprendizagem de Processos Científicos:
O Contributo dos Manuais Escolares de
Estudo do Meio do 4º ano do 1º ciclo do
Ensino Básico
DECLARAÇÃO
Nome: Maria Armanda Alves de Carvalho
Endereço electrónico: marmandac@hotmail.com
Telefone: 252648156
Número do bilhete de identidade: 12013894
Título da Dissertação: As Actividades Laboratoriais na Aprendizagem de Processos Científicos: O Contributo dos Manuais Escolares de Estudo do Meio do 4º ano do 1º ciclo do Ensino Básico
Orientador: Doutor José Luís de Jesus Coelho da Silva
Designação do Mestrado: Mestrado em Estudos da Criança, Área de Especialização em Ensino Experimental das Ciências no Ensino Básico
É AUTORIZADA A REPRODUÇÃO PARCIAL DESTA DISSERTAÇÃO, APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGAÇÃO, MEDIANTE DECLARAÇÃO ESCRITA DO INTERESSADO, QUE A TAL SE COMPROMETE.
Universidade do Minho, 31 de Janeiro de 2012
Encontrei uma preta
que estava a chorar,
pedi-lhe uma lágrima
para a analisar.
Recolhi a lágrima
com todo o cuidado
num tubo de ensaio
bem esterilizado.
Olhei-a de um lado,
do outro e de frente:
tinha um ar de gota
muito transparente.
Mandei vir os ácidos,
as bases e os sais
as drogas usadas
em casos que tais.
Ensaiei a frio,
experimentei ao lume,
de todas as vezes
deu-me o que é costume:
nem sinais de negro,
nem vestígios de ódio.
Água (quase tudo)
e cloreto de sódio.
Lágrima de Preta António Gedeão
AGRADECIMENTOS
A realização desta investigação tornou-se possível pela colaboração de várias pessoas, contribuindo com os seus conhecimentos, experiências, apoio e amizade. Sem elas esta missão teria sido mais difícil. Assim, nesta recta final, não poderia deixar de exprimir o meu apreço e gratidão a todos os que, de uma forma directa ou indirecta, contribuíram para a realização deste trabalho.
Ao Doutor José Luís Coelho da Silva, orientador desta dissertação, por toda a sua dedicação, incentivo, pelos seus ensinamentos e pela generosidade e carinho com que sempre me apoiou.
Aos especialistas em Educação, Doutor Paulo Varela e Professora Doutora Flávia Vieira, que contribuíram criticamente para a (re)construção do instrumento de investigação aplicado neste estudo.
Ao Miguel pelo incentivo e ajuda constante, por sentir comigo as alegrias e as angústias ao longo deste trabalho e, ainda, pela compreensão pelos meus momentos de ausência, mesmo quando sentada a seu lado.
Aos meus Pais pelos ensinamentos transmitidos ao longo da minha vida baseados nos princípios da honestidade, trabalho e dedicação. Agradeço o apoio que me deram em todas as minhas decisões e os incentivos constantes.
Às minhas Irmãs por todo o apoio, amizade e carinho. A todos os meus Amigos que me apoiaram.
Às minhas grandes amigas Banessas, Cláudia e Vera, um agradecimento especial, pois sem elas este percurso teria sido mais solitário e sombrio. Agradeço-lhes todo o apoio, encorajamento nos momentos mais difíceis, as confidências e sofrimentos partilhados, o companheirismo e a amizade. Banessas, muito obrigada!
As Actividades Laboratoriais na Aprendizagem de Processos Científicos: O Contributo dos Manuais Escolares de Estudo do Meio do 4º ano
do 1º ciclo do Ensino Básico
Resumo
A capacidade do cidadão na resolução de problemas sócio-científicos, próprios das sociedades contemporâneas, justifica o desenvolvimento da literacia científica a partir da escolaridade básica. É neste âmbito que se enquadra a aprendizagem dos processos científicos, constituindo-se as actividades laboratoriais como um meio privilegiado quando desenvolvidas num contexto educativo que confere ao aluno um papel interventivo na sua execução.
O presente estudo, de natureza descritiva, centra-se na análise de actividades laboratoriais presentes no bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos 13 manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano em vigor nos últimos quatro anos lectivos. Tem como objectivo primordial a identificação dos processos científicos passíveis de serem desenvolvidos através das actividades laboratoriais. A consecução deste objectivo processa-se através da técnica de análise de conteúdo, orientada por uma grelha concebida especificamente para o efeito.
Os principais resultados indicam que as actividades laboratoriais contribuem para o desenvolvimento de apenas alguns processos científicos - Observação, Medição, Classificação, Análise, Comunicação e Experimentação - não sendo passíveis de exploração os processos
Previsão, Seriação, Pesquisa de informação e Problematização. Embora a Observação seja o
processo científico que está contemplado em quase todas as actividades laboratoriais, verifica-se que o modo como está operacionalizada poderá não contribuir para o desenvolvimento efectivo de competências de observação porque a ausência de indicação do enfoque de observação e da reflexão sobre o modo como ela se processa poderá conduzir a observações meramente aleatórias sem qualquer promoção da compreensão do seu significado científico. A aprendizagem de outros processos científicos através de estratégias que implicam a assunção pelo aluno de um papel de maior autonomia, traduzido na tomada de decisões e reflexão, está limitada a casos pontuais. Se é importante no 4º ano de escolaridade contemplar a exploração de vários processos científicos, não se pode deixar de salientar a relevância da integração nos manuais escolares de tarefas focalizadas na Problematização pois é esta que permite a interrogação sobre o mundo que nos rodeia e dar início à interpretação de fenómenos científicos.
The Laboratory Activities in the Apprenticeship of Scientific Processes:
The Contribution of the School Textbooks of Social and Natural Studies of the 4th grade of the
primary school
Abstract
The citizen’s capacity in the resolution of socio-scientific problems, characteristic of the contemporary societies, justifies the development of the scientific literacy from the primary school. It is in this context that we fit the learning of the scientific processes, considering the laboratory activities as a privileged way, when they are developed in an educational context that gives the pupil an interventional role in its execution.
This study, of descriptive nature, is focused on the analysis of laboratory activities that we can find in the block “Discovering the Materials and Objects”, based on thirteen school textbooks
of Social and Natural Studies of the 4th grade , that have been operational in the last four
schoolyears. It has as main aim the identification of the scientific processes that can be developed through laboratory activities. The consecution of this aim is processed through the technical analysis of the contempt, guided by a grid specifically conceived for that effect.
The main results show that the laboratory activities only contribute to the development of some scientific processes - Observation, Measurement, Classification, Analysis, Communication and Experimentation - some others cannot be explored, like the processes of Prevision, Serialization, Research of information and Questioning. Although the Observation is the scientific process that is contemplated in almost all the laboratory activities, we can conclude that the way it is operationalized shall not contribute to the effective development of observation skills because the lack of indication of the observation and reflection’s focus about the way it is processed can lead to merely aleatory observations without any promotion of its scientific significance. The learning of other scientific processes through strategies that imply the pupil’s assumption of a higher role of autonomy, which can be seen through his/ her decisions making and reflection, is limited to particular cases. If it is important in the 4th grade to contemplate the exploitation of
several scientific processes, we cannot stop focusing the relevance of including in the school textbooks tasks focused in the Questioning, once it is this one that allows the questioning about the world that surrounds us and starts the interpretation of scientific processes.
ÍNDICE GERAL
AGRADECIMENTOS ………. v
RESUMO ……….. vii
ABSTRACT ……….. ix
ÍNDICE GERAL ……….. xi
ÍNDICE DE FIGURAS ……… xiii
ÍNDICE DE QUADROS ……… xiii
I – DA CONTEXTUALIZAÇÃO À DEFINIÇÃO DO ESTUDO ………. 1
Introdução ……… 1
1.1. Contextualização do estudo ………. 1
1.2. Âmbito e objectivos do estudo ……… 6
1.3. Importância do estudo ……… 6
1.4. Limitações do estudo ………. 7
1.5. Estrutura geral da dissertação ………. 8
II – REVISÃO DE LITERATURA ………. 11
Introdução ……… 11
2.1. Ensino experimental das Ciências no 1º ciclo do ensino Básico …………. 11
2.2. Os processos científicos na educação em Ciências ……….. 19
2.3. O papel do manual escolar no processo educativo ……… 29
III – METODOLOGIA DE INVESTIGAÇÃO ………. 39
Introdução ……… 39
3.1. Plano geral do estudo ………. 39
3.2. Apresentação do corpus de análise dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade …….………... 40
3.3. Procedimentos de recolha e análise de informação relativamente aos manuais escolares………. 44
IV – APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS ………. 59
Introdução ……… 59
4.1. Pressupostos educacionais subjacentes à construção dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade ………. 59
4.2. A articulação ‘Documentos Oficiais - Manuais Escolares’ e o papel da variável editora/autor na integração de actividades laboratoriais no bloco
À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo
do Meio do 4º ano de escolaridade ………..……… 64
4.3. Processos científicos operacionalizados nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano …..……….………. 73
V – CONCLUSÕES, IMPLICAÇÕES E SUGESTÕES ………. 101
Introdução ……… 101
5.1. Principais conclusões do estudo ……… 101
5.1.1. Pressupostos educacionais subjacentes à construção dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade ……… 101
5.1.2. A articulação ‘Documentos Oficiais - Manuais Escolares’ e o papel da variável editora/autor na integração de actividades laboratoriais no bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade ………..……… 102
5.1.3. Processos científicos operacionalizados nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade ……… 103
5.2. Implicações para o ensino das Ciências ………. 110
5.3. Sugestões para futuras investigações ………. 112
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ……… 113
ANEXOS ………. 121
Anexo 1 - Grelha de Análise de Actividades Laboratoriais focalizada nos Processos Científicos ………. 123
Anexo 2 - Listagem de Manuais Escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade ……….. 127
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 3.1: Actividade de aprendizagem designada por “Experiência” do manual
MI (p. 113) .………. 41
Figura 3.2: Actividade laboratorial do manual MI (p. 113) ………. 42
Figura 4.1: Actividade laboratorial do manual MA (p. 96) ……….. 68
Figura 4.2: Actividade de lápis e papel do manual MD (p. 108) ……….. 70
Figura 4.3: Actividade laboratorial do manual ME (p. 130) ……… 72
Figura 4.4: Actividade laboratorial do manual MG (p. 113) ……… 76
Figura 4.5: Actividade de lápis e papel do manual MC (p. 109) ……….. 77
Figura 4.6: Actividade laboratorial do manual MA (p. 103) ……… 82
Figura 4.7: Actividade laboratorial do manual MH (p. 103) ……… 83
Figura 4.8: Actividade laboratorial do manual ME (p. 123) ……… 84
Figura 4.9: Actividade laboratorial do manual MA (p. 97) ……….. 85
Figura 4.10: Actividade laboratorial do manual MG (p. 119) ……… 88
Figura 4.11: Actividade laboratorial do manual ME (p. 132) ………... 89
Figura 4.12: Actividade laboratorial do manual ME (p. 131) ……… 91
Figura 4.13: Actividade laboratorial do manual MA (p. 106) ……… 93
Figura 4.14: Actividade laboratorial do manual MA (p. 105) ……… 94
ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1.1: Áreas de incidência das propostas de actividades laboratoriais apontadas no Programa do 1º Ciclo para a abordagem do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos ……….. 5
Quadro 3.1: Corpus de análise de Manuais Escolares de Estudo do Meio do 4º ano. 40 Quadro 3.2: Áreas de incidência das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ………..……….…. 43
Quadro 3.3: Áreas de incidência do bloco de aprendizagem À Descoberta dos Materiais e Objectos e respectivos enfoques definidos pelo programa e determinados pelos manuais escolares ……….. 45
Quadro 3.4: Estrutura global da grelha de análise de actividades laboratoriais focalizada nos processos científicos ………. 47
Quadro 3.5: Operacionalização da dimensão Problematização ………. 47
Quadro 3.6: Operacionalização da dimensão Previsão ……….……… 48
Quadro 3.7: Operacionalização da dimensão Observação ……….………. 49
Quadro 3.8: Operacionalização da dimensão Medição ……….……… 50
Quadro 3.10: Operacionalização da dimensão Seriação ……….……… 52
Quadro 3.11: Operacionalização da dimensão Pesquisa de Informação ……… 53
Quadro 3.12: Operacionalização da dimensão Análise ……..………. 54
Quadro 3.13: Operacionalização da dimensão Comunicação ………….………. 54
Quadro 3.14: Operacionalização da dimensão Experimentação ……….……… 55
Quadro 4.1: Relação entre editora/autores e número de actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ………..………….. 65
Quadro 4.2: Enfoque das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano relativamente à área de incidência Materiais e Objectos de Uso Corrente………..……….……….. 66
Quadro 4.3: Enfoque das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano relativamente à área de incidência Água …………..…….……… 69
Quadro 4.4: Enfoque das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano relativamente à área de incidência Electricidade ………….…………. 70
Quadro 4.5: Enfoque das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano relativamente à área de incidência Ar ………..……… 71
Quadro 4.6: Enfoque das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano relativamente à área de incidência Som ……..……….. 73
Quadro 4.7: Processos científicos contemplados no corpus de actividades laboratoriais analisadas ………. 75
Quadro 4.8: O processo científico Observação nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ……….…………..………. 81
Quadro 4.9: Focalização da Observação do processo científico Observação nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ……….. 86
Quadro 4.10: O processo científico Análise nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ……… 87
Quadro 4.11: O processo científico Medição nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ………..…. 90
Quadro 4.12: O processo científico Classificação nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano ……….………..……. 92
Quadro 4.13: O processo científico Comunicação nas actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de
Estudo do Meio do 4º ano ……….………...…..………. 94
Quadro 4.14: O processo científico Experimentação nas actividades laboratoriais do
bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos nos manuais escolares de
I – DA CONTEXTUALIZAÇÃO À DEFINIÇÃO DO ESTUDO
Introdução
Este primeiro capítulo incide na contextualização e apresentação do presente estudo. Expõe-se, em primeiro lugar, o contexto que está na origem do estudo. Em seguida, explicitam-se os objectivos, a importância e as limitações do estudo. Por fim, apresenta-se a estrutura geral da dissertação.
O presente estudo está focalizado na análise do papel das actividades laboratoriais no desenvolvimento dos processos científicos, presentes no bloco de aprendizagem À Descoberta
dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade
do 1º ciclo do Ensino Básico. Inicia-se com a identificação dos pressupostos educacionais que terão orientado os autores na concepção e construção dos manuais escolares, tarefa que está orientada para a compreensão da natureza e do modo de integração das actividades laboratoriais neles presentes. Posteriormente, analisa-se a concordância entre a integração das actividades laboratoriais nos manuais escolares do bloco de aprendizagem em que incide o presente estudo e as propostas educacionais apontados no documento oficial orientador dos processos de ensino e aprendizagem. Por fim, apresenta-se a vertente principal do presente estudo que incide na interpretação do modo como os processos científicos estão operacionalizados nas actividades laboratoriais.
1.1. Contextualização do estudo
Numa sociedade, como a actual, fortemente marcada pela Ciência, torna-se essencial a formação de cidadãos capazes de lidarem com este domínio do conhecimento. Na verdade, para que o cidadão seja capaz de descodificar informação de cariz científico, de compreender e resolver problemas sócio-científicos emergentes no dia-a-dia, é necessário que desenvolva uma maior sensibilidade em relação à Ciência, que obtenha conhecimentos científicos e que compreenda os processos e o modo de funcionamento da Ciência. Neste sentido, justifica-se a necessidade de orientar a educação científica, a partir da escolaridade básica, para o desenvolvimento de uma alfabetização científica básica, independente das perspectivas
profissionais futuras (Pereira, 2002; Afonso, 2008). O terceiro relatório nacional (Ramalho, 2003), referente aos dados do estudo internacional PISA 2000, e de acordo com o explanado na publicação Sample Tasks from the PISA 2000 Assessment publicado pela OECD em 2002, perfilha a seguinte concepção de Literacia científica:
“capacidade de usar conhecimentos científicos, de reconhecer questões científicas e retirar conclusões baseadas em evidência, de forma a compreender e a apoiar a tomada de decisões acerca do mundo natural e das mudanças nele efectuadas através da actividade humana” (p. 2).
A literacia científica, de acordo com o defendido por várias organizações, professores e investigadores, dedicados à educação em Ciências, deve ser desenvolvida a partir dos primeiros anos de escolaridade. Esta assunção fundamenta-se no pressuposto de que a educação em Ciências permite (Pereira, 2002; Santos, 2002; Afonso, 2008):
Desenvolver a curiosidade natural da criança e contribuir para o desenvolvimento e maturação das suas capacidades intelectuais;
Construir conhecimentos, capacidades e atitudes básicas, hábitos de pensamento e rotinas de pesquisa que lhes permitam, no futuro, aceder a compreensões mais sofisticadas e abrangentes sobre Ciência e Tecnologia;
Desenvolver a capacidade de raciocinar sobre a evidência e de usar argumentos de forma clara e lógica;
Definir a forma como a Ciência e a Tecnologia serão vistas quando adolescentes e adultos.
O Ministério da Educação português, através do documento Currículo Nacional do Ensino
Básico, Competências Essenciais (Abrantes, 2001), defende um ensino das Ciências que está
em consonância com os pressupostos atrás enumerados. Sublinha que o ensino das Ciências deverá proporcionar aos alunos condições que permitam:
Despertar a curiosidade acerca do mundo natural e criar um sentimento de admiração, entusiasmo e interesse pela Ciência;
Adquirir uma compreensão alargada das ideias centrais da Ciência e dos procedimentos da investigação científica;
Questionar o comportamento do Homem perante o mundo, bem como a influência da Ciência e da Tecnologia na sociedade actual.
A aprendizagem das Ciências não deve dar apenas prioridade à compreensão de conceitos e modelos científicos mas deve incluir, também, o desenvolvimento de competências de trabalho científico, através da realização de pequenas investigações (Bustamante & Aleixandre, 1999). Embora a exploração dos processos científicos deva contribuir para a aprendizagem dos factos, conceitos e princípios científicos (Sá, 1996; De Pro Bueno, 1998; Martínez Losada & García Barros, 2003), parece hoje evidente a existência de uma interdependência mútua entre o desenvolvimento de competências de mobilização de processos científicos e a aprendizagem do conhecimento substantivo, não sendo possível desenvolver e utilizar os processos científicos com independência dos conceitos e princípios científicos e estes não se podem construir, sem a utilização dos processos científicos (García Nadal, Martínez Valcarcel & Romero Ayala, 1992; Harlen, 1998). Neste sentido, Sá (2002) sublinha que:
“Processos científicos, por um lado, e conhecimento e compreensão, por outro, potenciam-se mutuamente numa interdependência geradora de melhores capacidades ao nível dos processos e mais elevados níveis de conhecimento e compreensão.” (p.58)
A aprendizagem da Ciência exige que os alunos: a) aprendam os principais conceitos, b) sejam capazes de usar os principais processos científicos (observação, medição, formulação de hipóteses, análise de dados, interpretação de resultados, planificação de experiências, etc.) e c) sejam capazes de relacionar os conceitos e os processos científicos na planificação, realização e interpretação das suas próprias experiências (Santos, 2002).
Os processos científicos podem ser definidos como: “formas de pensamento e procedimentos práticos que pomos em acção na tentativa de compreensão e conhecimento das situações do mundo físico-natural que nos rodeia” (Sá, 2002, p. 56). Diferentes autores tentaram agrupar e definir os vários processos científicos de forma a clarificar o significado e as características de cada um (De Pro Bueno, 1998). No entanto, não podem ser compreendidos e aplicados, em contexto de sala de aula, de forma isolada, existindo uma estreita relação entre eles. A aprendizagem dos processos científicos não é inata e, apesar de poderem ser mobilizados no quotidiano, implica a sua exploração em contextos educativos de cariz científico. Neste sentido, é necessário planificar e realizar actividades laboratoriais que promovam a sua aprendizagem de forma explícita e intencional (De Pro Bueno, 1998; Martínez Losada & García Barros, 2003).
A operacionalização dos processos científicos e a intencionalidade educativa subjacente está influenciada pelas características dos materiais curriculares de que os professores dispõem, sendo o manual escolar aquele que exerce maior influência por ser o instrumento mais utilizado na planificação do currículo, tanto no que se refere à selecção de conteúdos como na definição das actividades propostas em sala de aula (Martínez Losada & García Barros, 2003). O manual escolar é para os alunos uma das principais fontes de acesso à informação e para muitos professores, em particular, para aqueles em início de carreira, um dos principais instrumentos didácticos (Gérard & Roegiers, 1998; Freitas, 1999). Representa também a perspectiva dos autores sobre os documentos oficiais orientadores do processo de ensino-aprendizagem na medida em que são eles que efectuam uma primeira concretização das propostas neles apresentadas através da determinação do nível de formulação dos conteúdos e das estratégias de exploração patentes nas actividades de aprendizagem que propõem.
Face à pertinência educativa do manual escolar quer no sistema educativo português quer no de outros países, vários têm sido os estudos que, de âmbito nacional e internacional, se têm debruçado sobre este recurso didáctico de várias áreas disciplinares (v. Valente, 1989; Santa & Alvermann, 1994; Alambique, 1997; Castro, Rodrigues, Silva & Sousa, 1999; Duarte, 2010). Segundo Choppin (1992) a análise dos manuais escolares pode ser delimitada em três correntes de investigação:
a. Investigações orientadas para o processo de concepção do manual escolar, de aprovação, difusão, adopção, utilização e de abandono;
b. Investigações orientadas para o produto, sendo o manual escolar o principal objecto de estudo, quer como fonte para uma sociologia da cultura (concepções ideológicas, valores, preconceitos) quer como instrumento pedagógico (natureza dos saberes nele incluídos, funções que o orientam, práticas que privilegia, funcionamento dos dispositivos pedagógicos); c. Investigações orientadas para a recepção ou impacto do manual escolar na sua utilização por
parte dos professores e dos alunos (razões da sua adopção, o modo como é utilizado, opiniões realizadas pelos interessados).
É em torno deste instrumento didáctico que se desenrola o presente estudo, procurando analisar o papel das actividades laboratoriais presentes no bloco de aprendizagem À descoberta
dos Materiais e Objectos, dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade
do 1º ciclo do Ensino Básico, na aprendizagem dos processos científicos. Assenta no pressuposto de que a exploração das actividades laboratoriais em Estudo do Meio no 1º ciclo do
Ensino Básico é passível de contribuir não só para o desenvolvimento de competências disciplinares mas também de competências transversais/transferíveis (v. Costa Pereira, 2007), nomeadamente a competência de aprender a aprender (v. Alonso, Roldão & Vieira, 2006).
O Quadro 1.1 apresenta as diversas áreas de incidência das actividades laboratoriais indicadas pelo Programa do 1º ciclo do Ensino Básico, para a exploração do bloco de aprendizagem À Descoberta dos Materiais e Objectos, em cada um dos anos de escolaridade que compõem o 1º ciclo do Ensino Básico.
Quadro 1.1: Áreas de incidência das propostas de actividades laboratoriais apontadas no Programa do 1º Ciclo para a abordagem do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos
Áreas de incidência Ano de escolaridade
1º ano 2º ano 3º ano 4º ano
Realizar experiências com alguns materiais e objectos de uso corrente X X X
Realizar experiências com água X X
Realizar experiências com som X X
Realizar experiências com ar X X
Realizar experiências com luz X
Realizar experiências com ímanes X
Realizar experiências de mecânica X
Realizar experiências com electricidade X
As razões do enfoque do presente estudo centrar-se no 4º ano de escolaridade do 1º ciclo estão relacionadas com os objectivos de aprendizagem e o número de áreas temáticas indicadas pelo programa do 1º ciclo (Organização Curricular e Programas) para a exploração didáctica do bloco de aprendizagem À Descoberta dos Materiais e Objectos para cada um dos anos de escolaridade. Este bloco destina-se fundamentalmente à realização de experiências com o objectivo de “desenvolver nos alunos uma atitude permanente de experimentação com tudo o que isso implica: observação, introdução de modificações, apreciação de efeitos e resultados, conclusões” (Departamento de Educação Básica, 2004, p. 122). Verifica-se, como mostra o Quadro 1.1, que o 4º ano de escolaridade é aquele que propõe a abordagem de actividades laboratoriais incidentes num número de áreas mais diversificado.
1.2. Âmbito e objectivos do Estudo
O presente estudo enquadra-se numa linha de investigação que toma o manual escolar como objecto de investigação, enquanto um instrumento pedagógico que através das actividades de aprendizagem e, neste caso, através das actividades laboratoriais determina a natureza do processo de ensino-aprendizagem. Assenta nos seguintes objectivos:
a) Identificar os pressupostos educacionais subjacentes à construção dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade;
b) Analisar o papel da variável editora/autor na integração educativa das actividades laboratoriais no bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade;
c) Analisar a consistência entre os documentos oficiais orientadores do processo de ensino-aprendizagem e os manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade em relação à integração educativa das actividades laboratoriais;
d) Identificar os processos científicos passíveis de serem desenvolvidos através das actividades laboratoriais do bloco À Descoberta dos Materiais e Objectos dos manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade.
O estudo incide na análise de 13 manuais escolares de Estudo do Meio do 4º ano de escolaridade. Este corpus de análise correspondente ao número total de manuais escolares disponíveis no mercado livreiro e em vigor nos últimos anos lectivos de acordo com a legislação vigente.
1.3. Importância do estudo
A relevância da realização de investigações sobre os manuais escolares, nomeadamente no que diz respeito à análise de conteúdo, é perfeitamente justificada pelo estatuto que este instrumento didáctico ocupa no contexto educativo, traduzido na influência que desempenha nos processos de ensino e aprendizagem (v. Cabral, 2005). Na verdade, a dependência de muitos professores em relação aos manuais escolares, incluindo professores do 1º ciclo do Ensino Básico (Martínez Losada & García Barros, 2003), a influência que exercem na aprendizagem dos alunos, e a confiança neles depositada pelos encarregados de educação (Gérard & Roegiers, 1998), justificam a especial atenção que lhes é conferida pela própria Lei de Bases do Sistema Educativo (Lei nº 49/2005 de 30 de Agosto). Esta atribui-lhes o estatuto de “recursos educativos
privilegiados, a exigirem especial atenção” (artigo 44º, alínea a do nº 2) no seio do conjunto de materiais didácticos passíveis de mobilização nos vários cenários educativos.
A adopção do enfoque de investigação na exploração educativa dos processos científicos através das actividades laboratoriais é justificada pela importância que eles assumem na aprendizagem de conhecimentos científicos e no desenvolvimento cognitivo dos alunos (v. De Pro Bueno, 1998; Harlen, 1998; Sá, 2002; Santos, 2002; Martínez Losada & García Barros, 2003)
O presente estudo providenciará dados susceptíveis de serem mobilizados por diferentes actores educativos – professores do 1º ciclo do Ensino Básico, autores dos manuais escolares,
formadores de professores, investigadores – na reflexão sobre a concepção, o papel e modos de
operacionalização educativo do manual escolar. Para os professores poderá constituir mais um contributo na tomada de decisão no momento de adopção de novos manuais escolares, na compreensão das propostas educativas neles apresentadas, na apropriação e mobilização mais sustentada do manual escolar nas práticas lectivas. Para os autores dos manuais escolares de Estudo do Meio, poderá contribuir para a reflexão sobre a concepção de actividades laboratoriais, perspectivando formas de potencializar a aprendizagem efectiva dos processos científicos, e da sua integração nos manuais escolares em função de pressupostos educacionais defendidas na actualidade. Para os formadores de professores, acentua-se a disponibilização de uma grelha de análise de actividades laboratoriais, com enfoque na exploração dos processos científicos, passível de mobilização nas práticas de formação inicial e contínua não só como objecto de reflexão mas também como um instrumento orientador da construção, transformação e avaliação de actividades laboratoriais. Para os investigadores em educação em Ciências fornece mais uma perspectiva de análise que poderá ser mobilizada em estudos que tomam os manuais escolares como objecto de estudo.
1.4. Limitações do Estudo
Qualquer estudo apresenta limitações que se prendem com factores de vária ordem. No presente estudo, as limitações estão principalmente associadas com os seguintes aspectos: 1) natureza e dimensão do corpus de análise e 2) tratamento e análise de dados. São as limitações em relação a estes aspectos que a seguir se discriminam:
A restrição da investigação a um único ano escolar do 1º ciclo do Ensino Básico - 4º ano de escolaridade - pode constituir um elemento limitativo e condicionar o significado dos resultados no que diz respeito à identificação dos processos científicos passíveis de serem desenvolvidos através das actividades laboratoriais dos manuais escolares de Estudo do Meio. Os manuais escolares do 4º ano não incluem algumas áreas de incidência das actividades laboratoriais que são abordadas em outros anos de escolaridade, as quais podem permitir explorar os processos científicos que estão mais ausentes nos manuais em estudo.
2. Tratamento e análise de dados.
A análise de conteúdo é susceptível de diferentes interpretações (Bardin, 2004). Deste modo, a análise das actividades laboratoriais incluídas nos manuais escolares poderá ter sido condicionada pela familiarização da autora com os manuais escolares, pela sua experiência na análise de manuais escolares e pelos conhecimentos científicos e pedagógicos por ela dominados. No entanto, a consciencialização da possibilidade de ocorrência desta subjectividade interpretativa conduziu à implementação de procedimentos metodológicos com o intuito de a minimizar. Nesse sentido, a interpretação da investigadora foi, sempre que possível e sempre que necessário, confrontada com a interpretação do orientador do presente estudo. A implementação de outro procedimento, semelhante ao anteriormente referido e apontado por Yin (2005), que consistia no envolvimento de vários intervenientes na análise de conteúdo não foi possível concretizar. No presente caso, poderiam ser professores do 1º ciclo do Ensino Básico com experiência de utilização dos manuais escolares que constituem o corpus de análise. A dificuldade em encontrar professores disponíveis para desempenhar esta tarefa é muito elevada. Por fim, refere-se que a inclusão de subdimensões na grelha de análise de actividades laboratoriais constitui um modo de diminuir a subjectividade da interpretação, conforme é salientado por Bardin (2004).
1.5. Estrutura geral da dissertação
A finalizar este capítulo introdutório, apresenta-se a estrutura seguida na redacção do texto desta dissertação. Está organizado em cinco capítulos: Da Contextualização à Definição do
Estudo, Revisão de Literatura, Metodologia de Investigação, Apresentação e Análise de Resultados, e Conclusões, Implicações e Sugestões. Tem início no presente capítulo – Da contextualização à definição do estudo – onde se apresentam o contexto gerador do estudo, os
objectivos, a importância e as limitações do estudo, e a estrutura geral deste documento.
No segundo capítulo – Revisão de Literatura - procede-se à apresentação do quadro teórico mais relevante para o estudo em causa, abordando-se a importância dos manuais escolares no processo de ensino-aprendizagem, especificamente no 1º ciclo e na área das Ciências Experimentais, o papel das actividades laboratoriais também neste nível e área de ensino, e a relevância dos processos científicos na aprendizagem de competências científicas.
No terceiro capítulo – Metodologia de Investigação - são apresentados os manuais escolares e as respectivas actividades laboratoriais que constituem o corpus de análise em que incide o presente estudo, é efectuada a descrição da grelha construída especificamente para a análise do papel das actividades laboratoriais no desenvolvimento dos processos científicos e, por fim, a explicação dos procedimentos seguidos na recolha e tratamento dos dados a partir da aplicação da referida grelha.
No capítulo quarto – Apresentação e Análise de Resultados - são apresentados os resultados da investigação bem como a análise reflexiva dos mesmos em relação ao contributo das actividades laboratoriais presentes nos manuais escolares no desenvolvimento dos processos científicos.
No quinto e último capítulo - Conclusões, Implicações e Sugestões - apresentam-se as principais conclusões decorrentes da análise de dados, possíveis implicações que delas advêm para a educação em Ciências, em particular, para a implementação das actividades laboratoriais no 1º ciclo do Ensino Básico, e sugestões para futuras investigações em educação em Ciências.
Termina-se a presente dissertação com a enumeração das referências bibliográficas e a apresentação dos anexos considerados necessários para uma melhor compreensão do estudo desenvolvido.
II – REVISÃO DE LITERATURA
Introdução
O presente capítulo encontra-se dividido em três secções. Na primeira secção será retratado o ensino experimental das Ciências no 1º ciclo do Ensino Básico. A segunda secção inicia-se com a explicitação de uma conceptualização de processos científicos e com a enumeração de algumas tipologias. Na sequência da análise destas tipologias, descreve-se um conjunto de processos científicos apontados como uma vertente de aprendizagem a integrar o ensino das Ciência no 1º ciclo do Ensino Básico. A terceira e última secção explora a relevância do manual escolar no ensino das Ciências, enfatizando o seu papel na definição da política educativa, os modos de apropriação pelos professores e de utilização pelos alunos.
2.1. Ensino experimental das Ciências no 1º ciclo do Ensino Básico
A Ciência constitui um instrumento de estímulo para o espírito humano e de promoção para o desenvolvimento intelectual, sendo através dela que o Homem se torna capaz de compreender o mundo que o rodeia e de resolver de forma criativa os problemas complexos com que se depara no quotidiano no contexto social em que está integrado (Harlen, 1998; Sá, 2002). Este pressuposto está em consonância com a emergência de uma visão de educação científica direccionada para o desenvolvimento da literacia científica com o intuito de formar cidadãos, não cientistas, capazes de intervir na resolução de problemáticas sócio-científicas da actualidade, capazes de compreender conceitos, princípios e factos da Ciência e da Tecnologia, a forma como o conhecimento científico é produtivo, o modo como a comunidade científica decide o que é e o que não é Ciência (Pereira, 2002, Martins et al., 2007e; Gregory & Miller in Costa Pereira, 2007). Este contexto faz emergir a defesa da promoção da educação para a literacia científica desde os primeiros anos de escolaridade, uma vez que permite (Pereira, 2002; Afonso, 2008) permitindo o desenvolvimento da:
curiosidade natural e das capacidades intelectuais das crianças; capacidade de investigação do comportamento dos fenómenos naturais; capacidades de raciocínio sobre a evidência;
argumentação lógica e clara;
a construção de conceitos, atitudes e ideias que terão influência na forma como a Ciência e a Tecnologia serão conceptualizadas.
Deste modo, a educação em Ciências é essencial para que os alunos possam compreender e responder adequadamente às diferentes situações com que se deparam no dia-a-dia, num contexto societal fortemente marcada pela influência da Ciência e da Tecnologia (Martins et al., 2007e). É imprescindível preparar os alunos para agir e pensar de forma crítica e criativa, tomando decisões cada vez mais informadas, sendo, nesta perspectiva, que a educação em Ciências tem sido encarada como um elemento fundamental nos currículos dos primeiros anos de escolaridade (Harlen, 1998). No entanto, também outras razões têm estado associadas à importância das Ciências na educação infantil. Para Harlen (1998) o ensino das Ciências na educação primária é necessário porque permite:
1) uma melhor compreensão do mundo;
2) a consciencialização de que existem diversos modos de obter o conhecimento sobre o meio físico e social envolvente, de avaliar ideias e de utilizar evidências;
3) o desenvolvimento de ideias que em vez de serem um obstáculo ao conhecimento auxiliam a aprendizagem das Ciências;
4) a adopção de uma postura mais consciente em relação à natureza da Ciências enquanto actividade humana.
Nos princípios que sustentam a importância da educação em Ciências nos primeiros anos de escolaridade, também Martins et al. (2007e) consideram que esta área de ensino permite:
1) “responder e alimentar a curiosidade das crianças, fomentando um sentimento de admiração, entusiasmo e interesse pela Ciência e pela actividade dos cientistas;
2) ser uma via para a construção de uma imagem positiva e reflectida acerca da Ciência;
3) promover capacidades de pensamento (criativo, crítico, metacognitivo, …) úteis noutras áreas/disciplinas do currículo e em diferentes contextos e situações, como, por exemplo, de tomada de decisões e de resolução de problemas pessoais, profissionais e sociais;
4) promover a construção de conhecimento científico útil e com significado pessoal, que permita às crianças e aos jovens melhorar a qualidade da interacção com a realidade natural” (p. 17).
Partindo da importância do ensino das Ciências nos primeiros anos de escolaridade, e para que se compreendam o para quê e o como ensinar Ciências no 1º ciclo do Ensino Básico, os mesmos autores apontam as seguintes finalidades da educação em Ciências:
1) a promoção da construção de conhecimentos científicos e tecnológicos úteis e aplicáveis em diversas situações do quotidiano;
2) o fomento e compreensão de formas de pensar científicas e de quadros explicativos da Ciência de grande influência no ambiente material e cultural em geral;
3) o contributo para a formação democrática de todos de forma a permitir a compreensão da Ciência, da Tecnologia e da natureza das inter-relações com a sociedade e a assunção de uma atitude responsável na construção pessoal do indivíduo ao longo da sua vida;
4) o desenvolvimento de capacidades de pensamento na resolução de problemas, na utilização de processos científicos, na tomada de decisão e na argumentação sobre questões de carácter sócio-científico;
5) a promoção da reflexão sobre os valores inerentes ao conhecimento científico.
É hoje consensual a perspectiva de que os alunos não aprendem pela mera transmissão de conhecimentos, ou seja, pela reprodução fiel da informação que lhes é transmitida. Este tipo de perspectiva de ensino – Aprendizagem por Transmissão (APT) – toma o conhecimento de ensino como um conhecimento acabado, transmitido pela via verbal de forma estandardizada. O professor é encarado como um transmissor da informação, sendo o papel do aluno essencialmente o de consumidor acrítico da informação veiculada (Santos & Praia, 1992; Duarte & Faria, 1992; Cachapuz, Praia & Jorge, 2002; Pereira, 2002). A este respeito, Santos & Praia (1992) afirma que
“(…) o professor “dá a lição”, imprime-a em arquivadores de conhecimento e pede, em troca, que os alunos usem a sua actividade mental para acumular, armazenar e reproduzir informações.” (p. 13).
Esta perspectiva de ensino foi posta em causa pelo movimento construtivista da aprendizagem, segundo o qual a aprendizagem decorre da construção de significados a partir de um envolvimento pessoal e intelectualmente activo do aluno (Santos & Praia, 1992; Duarte & Faria 1992; Santos, 1998; Pereira, 2002). Parte-se do princípio de que a aprendizagem se processa pela (re)construção do conhecimento individual, resultante da uma interacção entre o conjunto de ideias e experiências de que o sujeito é detentor e a nova informação (Santos, 1998; Pereira,
2002). O conhecimento constrói-se, segundo Piaget, através de mudanças qualitativas por etapas. Cada etapa é marcada por uma reorganização e criação das estruturas mentais que ocorrem de acordo com os mecanismos complementares - assimilação e acomodação. O sujeito atribui significados à nova informação de acordo com as estruturas mentais já construídas (assimilação) e se a nova informação não for coerente com os esquemas que possui estes vão-se modificar, ampliar ou pode até levar à construção de um novo esquema cognitivo (acomodação). Na presença de um estímulo não assimilável pelas estruturas cognitivas é desencadeado um conflito cognitivo que provoca um ciclo de assimilações e acomodações até ao estabelecimento de um equilíbrio. Este processo de construção e reconstrução das estruturas mentais é activado pelo sujeito mediante a sua interacção com o meio (Santos, 1998; Pereira, 2002).
O processo de construção do conhecimento, segundo Vygotsky, é também resultado da influência de factores de natureza sociocultural presentes no contexto onde o sujeito se insere. A aprendizagem e o desenvolvimento cognitivo são processos que ocorrem conjuntamente e de forma inter-relacionada (Duarte & Faria 1992). Neste sentido, o sujeito ao interagir com o meio social e cultural desenvolve o seu pensamento e constrói os conceitos necessários para a vida social. A apropriação cultural constitui o motor de desenvolvimento do sujeito, o qual permite, por sua vez, a construção de novas interpretações e de acções sobre o meio em que se insere (Cachapuz, Praia & Jorge, 2002; Duarte & Faria 1992; Santos, 1998; Pereira, 2002). O conceito zona de desenvolvimento próximo, proposto por Vygotsky, é essencial para que melhor se compreenda a relação existente entre a interacção social e o desenvolvimento da criança. Este conceito refere-se à distância entre o nível actual de desenvolvimento da criança, determinado por aquilo que ela é capaz de fazer perante um determinado problema, e o nível de potencial de desenvolvimento que a criança pode adquirir em cooperação com a ajuda de um adulto ou de um par mais capacitado. Deste modo, a aprendizagem envolve não só processos pessoais como também sociais, sendo essencial o papel do professor, enquanto mediador entre o que a criança já sabe e aquilo que poderá desencadear um desafio com novas tarefas e novas metas, e o papel dos colegas através da negociação de significados relativos aos conceitos científicos (Cachapuz, Praia & Jorge, 2002; Pereira, 2002). Neste sentido, a comunicação e a linguagem desempenham um papel fundamental no processo de desenvolvimento cognitivo e da construção de conceitos. Em sala de aula é através do discurso e da confrontação de diferentes
pontos de vista que os significados são construídos, negociados ou partilhados entre os alunos de uma turma (Pereira, 2002).
A perspectiva educativa apontada para o ensino das Ciências no 1º ciclo do Ensino Básico designado por – Ensino Experimental e Reflexivo das Ciências (Sá, 1996; Varela, 2001; Sá, 2002; Varela, 2008) – assenta na perspectiva sócioconstrutivista em que a construção do conhecimento das crianças se processa pela mediação cultural que enformam a sociedade, onde a comunicação e a linguagem se apresenta como motor do desenvolvimento de processos cognitivos e da compreensão conceptual. Assenta, essencialmente na reflexão sobre as ideias e evidências da experiência, promovida através do questionamento do professor e da discussão entre os alunos e entre estes e o professor:
“Preconizamos uma perspectiva de ensino-aprendizagem que põe ênfase nos processos de construção do conhecimento e na qualidade do pensamento reflexivo em contexto social de comunicação e cooperação. A prática reflexiva dos alunos é estimulada e desenvolvida em contexto de conteúdos curriculares ensinados em sala de aula, através de actividades genuínas, apelativas e significativas.” (Sá, 2004, p. 35)
O ensino experimental e reflexivo das ciências pressupõe, deste modo, a criação em sala de aula de um ambiente de liberdade comunicativa e cooperativa conducente à criatividade. Este tipo de ensino parte de questões, problemas e fenómenos significativos para os alunos, ancorados nas suas experiências pessoais e conhecimentos que os alunos já possuem. Através de uma intervenção intencional do professor será possível a promoção do estado de fluxo que pode ser caracterizado como:
“um alto nível de concentração e desempenho intelectual, associado a um estado de êxtase e reduzido esforço que, consequentemente, retarda o efeito da fadiga, podendo prolongar-se no tempo” (Sá, 2002, p. 46).
No processo de aprendizagem, através de uma intervenção intencional por parte do professor, a criança é estimulada a (Sá, 2002):
a) explicitar as suas ideias e formas de pensar sobre questões, problemas e fenómenos significativos e estimulantes;
b) argumentar e contra-argumentar entre si e com o professor quanto ao fundamento das suas ideias e/ou estratégias;
c) submeter as ideias e teorias pessoais ao confronto crítico dos seus pares e à prova da evidência com recurso aos processos científicos;
d) registar as suas observações e dados da evidência;
e) avaliar criticamente o grau de conformidade das suas teorias, expectativas e previsões;
f) negociar as diferentes perspectivas pessoais sobre as evidências, questões ou problemas para a construção de significados enriquecedores e partilhados pela maioria dos colegas.
Esta perspectiva de ensino toma, assim, em consideração as concepções alternativas dos alunos. Entende-se por concepções alternativas:
“(…) representações pessoais, espontâneas e solidárias de uma estrutura e que podem ser ou não partilhadas por um conjunto de alunos (…) não têm o estatuto de conceitos científicos e que sendo essenciais à aprendizagem (de um dado aluno) decorrem essencialmente da experiência pessoal do aluno, da cultura e linguagem” (Cachapuz, Praia & Jorge, 2002, p. 155).
Os alunos chegam à escola já portadores de concepções alternativas acerca dos fenómenos naturais (Santos, 1998; Cachapuz, Praia & Jorge, 2002). Estas podem ter diferentes origens: sensorial, cultural e analógica (Pereira, 1992; Pozo, 1996; Santos, 1998). As concepções alternativas de origem sensorial são consideradas concepções espontâneas, construídas para dar significado às experiências do quotidiano, baseando-se em inferências causais aplicados aos dados recolhidos mediante processos sensoriais e perceptivos. As concepções alternativas de origem cultural são consideradas concepções sociais pois resultam da interacção com o meio social e cultural através da qual o aluno cria um conjunto de crenças partilhadas pelo grupo social a que pertence. As concepções alternativas de origem analógica são concepções que derivam de analogias entre ideias específicas que não foram geradas anteriormente e ideias ou esquemas de conhecimentos que o aluno possui provenientes de outras áreas. O recurso a estas ideias ou esquemas de outras áreas auxiliam o aluno na compreensão e interpretação de novas situações.
As concepções alternativas comportam algumas características que a seguir se
apresentam (Pereira, 1992; Santos & Praia, 1992; Furió, 1996; Santos, 1998):
a) Pessoal. As concepções alternativas são representações que cada criança faz da sua experiência quotidiana de acordo com a sua própria maneira de ver o mundo e de se ver a si próprio.
b) Estruturada. À medida que a criança constrói as suas concepções alternativas, elas vão-se tornando cada vez mais gerais e complexas, permitindo-lhes fazer face a um maior leque de experiências.
c) Coerência interna. As concepções alternativas são um corpo organizado de ideias com uma certa coerência interna, encaradas pelas crianças como sensatas e úteis.
d) Resistentes à mudança. As concepções alternativas, estando bastante enraizadas no espírito do aluno, persistem ao longo do tempo e resistem, muitas vezes, ao ensino formal.
e) Persistência para além da aprendizagem formal. Mesmo depois de os alunos demonstrarem terem ultrapassado as concepções alternativas em situação escolar, voltam a manifestá-las, verificando-se, assim, um efeito de regressão.
f) Pouco consistentes. As concepções alternativas de uma criança podem ser contraditórias, sendo utilizadas ideias diferentes para explicar um determinado fenómeno ou, pelo contrário, utilizam as mesmas ideias para explicar fenómenos distintos.
g) Paralelismo com modelos históricos da Ciência. As concepções alternativas sugerem, muitas vezes, conceitos científicos já ultrapassados.
A mudança conceptual em sala de aula pode ser concretizada através de um modelo de ensino que compreende as seguintes fases (Duarte & Faria, 1992):
1) Introdução;
2) Identificação/Consciencialização das concepções alternativas; 3) Exploração das concepções alternativas;
4) Discussão das concepções alternativas; 5) Reflexão;
6) Aplicação.
A implementação destas fases implica que o aluno mobilize e desenvolva um conjunto de competências promotoras da sua autonomia: diálogo, cooperação, auto-motivação, pensamento crítico e metacognição (Vieira & Coelho da Silva, 2009). É através da cooperação entre pares, do diálogo e da confrontação de ideias que os alunos percebem que os conhecimentos que possuem não se enquadram com as explicações que apresentam, não havendo uma coerência na argumentação (Cachapuz, Praia & Jorge, 2002).
A comunicação assume também um papel relevante no ensino experimental e reflexivo das Ciências pois, para além de permitir a construção e reconstrução de significados, possibilita, o acesso às concepções alternativas dos alunos. A linguagem oral, por um lado, possibilita o acesso às ideias e conhecimentos de que as crianças são detentoras, dando a possibilidade ao professor de adequar a sua linguagem e as suas estratégias pedagógicas no sentido de promover um ensino e aprendizagem dos conteúdos, conceitos e atitudes cientificamente aceites. Por outro lado, a linguagem oral, no processo de interacção social, através da discussão
de pontos de vista e da negociação, possibilita a construção de significados sobre fenómenos, problemas e questões em estudo. A linguagem escrita, através da produção de um texto, um relatório ou um relato da actividade realizada, promove a reflexão e, consequentemente, um mais elevado grau de aprendizagem. Através da escrita o aluno consegue obter maior consciência das operações mentais realizadas, pois implica pensar sobre o que se escreve, organizar as ideias e estabelecer relações entre elas. Contudo, as crianças necessitam de uma motivação acrescida para escrever o que pode ser obtido através da realização de experiências concretas, diversificadas e significativas (Sá, 1996; Sá, 2002; Sá & Varela, 2004). A argumentação é um outro aspecto importante nesta perspectiva de ensino das Ciências pois estimula o pensamento e permite, ao mesmo a avaliação e aperfeiçoamento dos próprios argumentos através de uma atitude reflexiva implicada no processo de argumentação:
“Para assegurar a aprendizagem reflexiva de conteúdos concretos, quem aprende necessita explicar, argumentar, perguntar, deliberar, discriminar, defender as suas ideias e crenças e, simultaneamente, aprender a avaliar. A chave do entendimento reside na qualidade das tarefas de aprendizagem, mediatizadas pela qualidade das relações e das interacções que ocorrem em sala de aula, entre os alunos e entre o aluno e o professor” (Álvarez Mendez, 2002 in Varela, 2008, p. 98).
O Ensino Experimental e Reflexivo das Ciências implica uma acção do professor caracterizada por uma grande intencionalidade em que os processos de ensino e aprendizagem são concretizados através da planificação e sistematização das actividades de acordo com os objectivos educativos definidos pelo professor (Sá, 2004; Varela, 2008). Neste sentido, a formulação de questões de carácter reflexivo são tidas como essenciais nesta perspectivo de ensino das Ciências, uma vez que através do questionamento é dada a possibilidade às crianças de evoluírem para níveis de conhecimento e compreensão conceptual mais elevados:
“promove nos alunos uma atitude reflexiva, de tomada de consciência das suas ideias e dos processos de pensamento, promovendo competências de auto-regulação cognitiva, o que se traduz em continuado investimento intelectual e elevado compromisso com a tarefa.” (Sá, 2004, p. 41).
Numa primeira fase, o professor deverá colocar questões abertas de modo a permitir o desenvolvimento da criatividade e da autonomia das crianças. No entanto, à medida que surgem dificuldades, o professor poderá reformular as questões iniciais para se tornarem mais
focalizadas, remetendo-as para uma zona de desenvolvimento próximo, proposta por Vygotsky (Sá, 2004; Varela, 2008). As questões a colocar aos alunos deverão possibilitar (Sá, 1996):
1) a identificação e clarificação das ideias dos alunos; 2) a reflexão dos alunos sobre as suas próprias ideias; 3) o incitamento à acção;
4) a consideração de novas possibilidades;
5) a observação e a reflexão sobre a evidência experimental; 6) a evocação de situações familiares para introduzir novas ideias; 7) a mobilização de ideias já adquiridas para aplicação a novas situações;
8) a motivação para procurar relações entre os dados da evidência, dos dados da evidência com as ideias iniciais, das acções com os seus efeitos, das ideias com outras ideias.
2.2. Os Processos Científicos na Educação em Ciências
Apesar de o ensino das Ciências comummente designado por ‘tradicional’ ter dado pouca ênfase aos processos científicos, actualmente é reconhecida a sua importância na construção do conhecimento científico (Martínez Losada y García Barros, 2001) pelo contributo na libertação das intuições com limitado poder explicativo do meio envolvente manifestadas pelas crianças (Harlen, 1992; Sá, 2002; Santos, 2002). Estes processos são mobilizados aquando da (re)construção das ideias dos alunos através da confrontação com a experiência e com novas evidências:
“são meios por vias dos quais são estabelecidas as ligações entre as ideias que a criança transporta da sua experiência anterior e as suas novas experiências, bem como o modo de testarem tais ideias no sentido de verificarem se elas permitem a compreensão das novas experiências” (Cavendish et al., 1990 in Sá, 1996, p. 67).
São várias as definições de processos científicos apresentadas na literatura. A título de exemplo, poder-se-ão mencionar as seguintes:
“processos mentais envolvidos na resposta a um item (tal como a identificação de evidências ou a explicação de conclusões)” (Ramalho, 2003, p. 2)
“formas de raciocínio e de destrezas intelectuais usadas de forma sistemática na comunidade científica” (Pereira, 2002, p. 44)
“formas de pensamento e procedimentos práticos que pomos em acção na tentativa de compreensão e conhecimento das situações do mundo físico-natural que nos rodeia” (Sá, 2002, p. 56)
“acções mentais usadas para conceber, obter, interpretar e usar evidências ou dados de modo a adquirir-se conhecimento ou compreensão” (OCDE, 2004, p. 42)
De acordo com estas definições, os processos científicos são processos mentais conjugados com procedimentos práticos que permitem conhecer e compreender o mundo que nos rodeia. Os processos científicos são diversos, abarcam diferentes âmbitos, mas estão estritamente relacionados entre si (Sá, 1996; De Pro Bueno, 1998). Ao longo dos últimos anos foram sendo definidas diferentes tipologias pela necessidade de clarificar o significado e características de cada um deles (De Pro Bueno, 1998). Por exemplo, as seguintes tipologias mostram que estas diferem no número e no modo como são agrupados os processos científicos:
Harlen (1998) propõe um conjunto de seis processos científicos - Formular hipóteses
- Elaborar previsões - Investigar
- Interpretar resultados - Tirar conclusões
Sá (2002) propõe um conjunto de 11 processos científicos: - Observar; - Inferir; - Prever; - Classificar; - Comunicar; - Medir; - Interpretar informação; - Levantar questões; - Formular hipóteses; - Identificar variáveis;
- Operacionalizar variáveis e procedimentos.
De Pro Bueno (1998) apresenta uma tipologia com um conjunto de processos científicos agrupados em quatro dimensões:
a) Capacidades de Investigação - Identificação de problemas; Emissão hipóteses e realização de previsões; Relações entre variáveis; Desenho experimental; Análise e interpretação de dados; Utilização de modelos interpretativos; Elaboração de conclusões.
b) Capacidades Técnicas - Realização de montagens; Construção de aparelhos; Construção de maquetas; Utilização de técnicas de informática.
c) Capacidades Básicas - Observação; Classificação; Seriação; Medição; Representação dos dados.
d) Capacidades de Comunicação - Representação simbólica; Identificação de ideias em material escrito ou audiovisual; Utilização de diversas fontes; Elaboração de materiais.
A exploração dos processos científicos está dependente de dois factores: os conteúdos e o contexto (Millar & Driver, 1987). No entanto, depende também dos pré-requisitos necessários para a sua aprendizagem (De Pro Bueno, 1998). Apesar de os processos científicos serem muito diversos e abarcarem diferentes âmbitos (De Pro Bueno, 1998), eles estão estritamente relacionados entre si (Del Carmen, 1996). Neste sentido, não poderão ser vistos nem ensinados de forma isolada:
“(…) os processos científicos, enquanto parte integrante de uma actividade científica genuína (…), não são fragmentos adicionáveis nem sequenciais. São antes modos de pensar e de agir integrados, com sequências variáveis, que só podem ser realmente desenvolvidos no contexto de actividades que têm um sentido global para os alunos.” (Sá, 1996, p. 359)
As actividades realizadas no âmbito do ensino das Ciências implicam frequentemente o uso simultâneo de várias formas de pensamento, sendo difícil isolá-las (Pereira, 2002). Esta investigadora defende, ainda, que o grau de exigência de uma actividade está relacionado com o número de processos científicos envolvidos, podendo ser apresentadas às crianças actividades mais simples que envolvam um número reduzido de processos. As actividades laboratoriais são uma via por excelência para a aprendizagem dos processos científicos (Bustamente & Jiménez Aleixandre, 1999; Santos, 2002).
A análise das várias tipologias apresentadas na literatura possibilita evidenciar os seguintes processos científicos: Problematização, Previsão, Formulação de hipóteses, Observação, Medição, Classificação, Seriação, Análise, Comunicação e Experimentação. Expõe-se, em seguida, sumariamente o significado e a relevância de cada um deles.
A Problematização é o ponto de partida para a construção do conhecimento científico:
“O espírito científico proíbe que tenhamos uma opinião sobre questões que não compreendemos, sobre questões que não sabemos formular com clareza. Em primeiro lugar, é preciso saber formular
